Binder Elektronik bei FaceboomBinder Elektronik bei Google+Die News von Binder Elektronik als RSS-Feed abrufen

 

Im Laufe der Jahre haben wir viele interessante Projekte für unsere Kunden und Forschungspartner durchführen können. Gerne gewähren wir Ihnen einen Einblick in unsere Projekte.

Wir betreuen u.a. Kunden aus den Bereichen:

  • Kommunikationstechnik
  • Messtechnik, Sensortechnik und Regeltechnik (MSR)
  • Industrieelektronik
  • Medizintechnik
  • Home Automation
  • Beleuchtungstechnik

Kundenprojekte

Hier stellen wir Ihnen ausgewählte Kundenprojekte vor. Wenn Sie ein ähnliches Projekt planen, dann kontaktieren Sie uns. Gerne besprechen wir mit Ihnen die geeignete Vorgehensweise. Natürlich stellen die hier gezeigten Projekte nur einen kleinen Ausschnitt unseres Angebots dar und wurden von unseren Kunden zur Veröffentlichung freigegeben.

COB-Drucksensor

COB-DrucksensorKunden-Projekt: Kundenspezifischer Drucksensor

Zielstellung: COB-Bestückung zwei unterschiedlicher Chips (MEMS-Drucksensor und ASIC) und Schutz durch eine FR4-Kappe.

Die Herausforderung lag in der Tatsache, dass der DIE-Kleber für den Drucksensor eine Shore-Härte A von maximal 5 aufweisen sollte um Stress zu minimieren. Da die meisten Standard-DIE-Kleber zur COB-Bestückung deutlich höhere Shore-Härten aufweisen, wurde stattdessen in Absprache mit dem Kunden ein neuer Prozess mit einem Silikongel entwickelt und evaluiert.

Beim Drahtbonden kam Aluminiumdraht mit 25µm Durchmesser zum Einsatz. Nach dem Bonden wird eine FR4-Schutzkappe aufgeklebt. Der Medienzugang des Drucksensors erfolgt mittels einer Bohrung in der Leiterplatte. Das Package kann nach Fertigstellung in einem üblichen SMD-Bestückungs-Prozess weiterverarbeitet werden.

Unsere Aufgaben:

  • Technologie-Beratung Leiterplatten-Layout
  • Leiterplattenbeschaffung
  • Aufbringen des Drucksensors mittels Silikongel
  • DIE-Attach des ASIC
  • Wirebonding Sensor und ASIC mit 25µm Aluminiumdraht
  • Aufkleben der FR4-Schutzkappe

High-Power LED-Leuchte

LEDKunden-Projekt: High-Power LED-Leuchte

Zielstellung: Entwicklung einer LED-Leuchte in kompakter Bauform für den High-Power-Betrieb mit Akku-Versorgung.

Vorgabe des Kunden war es LEDs, Power-Management und Ansteuerung in einem kompakten Gehäuse unterzubringen, das gleichzeitig als Kühlkörper dienen soll. Dazu wurde eine Lösung mit drei Leiterplatten entwickelt, bei der zwei Baugruppen (LED- und Power-Platine) "gestapelt" übereinander und die dritte (Ansteuerung/Bedieneinheit) abgesetzt montiert werden. Kontaktiert werden alle Leiterplatten über Kabel. Für die LED-Baugruppe wurde die erforderliche thermische Anbindung der LEDs ermittelt und auf dieser Basis die Technologie für die Leiterplatte ausgewählt. Die LED-Platine wurde daher als IMS-Leiterplatte ausgeführt (Wärmeleitfähigkeit >2,4W/m*K) und für minimale Farbverfälschung mit weißem Lötstopplack versehen.

Binder Elektronik übernahm außerdem das Materialmanagement und die komplette Bestückung aller Baugruppen. Von der LED-Platine wurden zwei Varianten entwickelt und gefertigt, eine mit drei und eine mit sieben LEDs.

Unsere Aufgaben:

  • Schaltplan aus Kundenunterlagen erstellen
  • Entwicklung thermisches Management LED-Platine
  • Technologie-Auswahl LED Leiterplatte (Metalcore)
  • Leiterplatten-Layout nach mechanischen Vorgaben
  • Leiterplatten- und Materialbeschaffung
  • Fertigung der Baugruppen

Robustes Steuergerät

3D-Ansicht des SteuergerätsRobustes Steuergerät

Zielstellung: Überführung eines Prototypen zur Serienfertigung

Der Kunde kam mit dem Wunsch auf uns zu, seinen Prototyp einer Anlagensteuerung zur Serienreife weiterzuentwickeln. Binder Elektronik sollte dabei die komplette Entwicklung und Fertigung der Geräte übernehmen. Zuerst wurden Schaltpläne und Stücklisten für das Gerät mit seinen verschiedenen Elektronik Baugruppen erstellt. Basis dafür waren die Unterlagen aus der Vorentwicklung des Kunden sowie der Prototyp selbst. Denn leider waren nicht alle Unterlagen auf den aktuellen Stand des Prototypen angepasst worden. An dieser Stelle war die enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit mit dem Kunden sehr wichtig um Fehler bei der Überführung der Daten zu vermeiden.

Das Elektronik-Design wurde komplett von Binder Elektronik mit Altium Designer durchgeführt, die mechanischen Zeichnungen wurden bei Binder vorbereitet und dann mit dem externen Gehäuse-Zulieferer abgestimmt.

Im Anschluss wurden Leiterplatten und Bauteile beschafft, Baugruppen bestückt und zwei Testgeräte aufgebaut. Besonderes Augenmerk lag auf der fachgerechten Verkabelung der einzelnen Baugruppen. Die verschiedenen Funktionen des Gerätes wurden von Binder Elektronik getestet um die erfolgreiche Umsetzung der Kundendaten zu verifizieren.
Nach erfolgreichem Abschluss aller Tests startete die Fertigung der Nullserie.

Mit dem Ergebnis war auch unser Kunde sehr zufrieden:

"Prima, so stelle ich mir unsere Zusammenarbeit vor... Das ist ein außerordentlich vielversprechendes Ergebnis... Wir sind schon in Diskussion, wie die Serie aufgelegt werden soll im nächsten Jahr."

Binder Elektronik kann für diesen Kunden seine Stärken als Full Service EMS Dienstleister voll ausspielen. Von der Entwicklung, über die Materialbeschaffung und Bestückung bis zum geprüften Endgerät, liegen alle Produktionsschritte in einer Hand und finden komplett in Deutschland statt.

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Unsere Aufgaben:

  • Schaltplan aus Kundenunterlagen erstellen
  • Leiterplatten-Layout
  • Leiterplatten- und Materialbeschaffung
  • Platinenbestückung
  • Kabelkonfektionierung
  • Gerätemontage
  • Elektrischer Test mit Dokumentation

Erfolgsbericht Hebebühnensteuerung

In die Cloud gehoben

Der Allgäuer Maschinenbauer MAHA hat sich zum Ziel gesetzt seine Anlagen fit für das Internet der Dinge zu machen. Auf der Suche nach einem Partner für die Elektronik stieß MAHA auf die Binder Elektronik GmbH.


MAHA Maschinenbau Haldenwang GmbH & Co. KG ist einer der weltweit führenden Premium-Hersteller von Werkstatt- und Kraftfahrzeugprüfausrüstung.
Unter anderem als Reaktion auf den hohen Preisdruck durch asiatische Wettbewerber, entschied man sich bei MAHA in einem groß angelegten Projekt die gesamte Produktpalette „smarter“ zu machen.

MAHA verfügt über eine hohe eigene Fertigungstiefe, die Elektronik wird aber extern vergeben. Bei der Auswahl des Partners für das anspruchsvolle Projekt legte man vor allem auf eines Wert: Hohe Agilität und Kundenorientierung. „Wir wollen die Agilität und Schnelligkeit unseres Entwicklungsteams auch bei unserem Partner wiederfinden“, so Dr. Markus Stulle, Projektleiter bei MAHA. Nach gründlicher Vorauswahl entschloss man sich daher zur Zusammenarbeit mit Binder Elektronik. „Das kleine, aber hoch engagierte Team entsprach exakt dem was wir uns vorgestellt hatten“, erklärt Dr. Stulle.Virtual Prototyping mit Altium Designer

Das Ziel der Entwicklung war schnell umrissen:
Eine Universalsteuerung für alle Hebebühnenarten auf Mikrocontrollerbasis. „Theoretisch könnten wir die Steuerung der Hebebühnen auch mit einer SPS realisieren“, so Dr. Stulle,“ aber das ist aus Kostengründen keine Option.“ Die Steuerung muss verschiedenste Sicherheitsfunktionen erfüllen, einen Teil der Leistungsansteuerung integrieren und natürlich über eine (Wireless-)Schnittstelle verfügen. Binder Elektronik übernahm die komplette Schaltungsentwicklung und Bauteileauswahl, die Software sollte bei MAHA entwickelt werden. Zusätzlich war Binder Elektronik auch für das Leiterplattenlayout und die Fertigung der Prototypen verantwortlich. Um ein optimales Ergebnis zu erreichen, wurde von Anfang eine enge Kooperation vereinbart. Teilweise war man täglich in Kontakt um in kritischen Phasen Details abzustimmen.
Das Ergebnis: Knapp vier Monate nach Angebotsabgabe konnten die ersten Prototypen an MAHA geliefert werden. Dabei wurden alle Anforderungen erfüllt, teilweise sogar übertroffen.

Neben der Einhaltung verschiedener Richtlinien, wie der EMV-Richtlinie, der Bemessung der Isolationsfestigkeit, Luft und Kriechstrecken sowie Anforderungen aus der DIN EN ISO 13849-1 „Sicherheit von Maschinen“ waren die Integration der unterschiedlichen Funktionsblöcke und Komponenten auf der Baugruppe die größte Herausforderung. Neben einer leistungsfähigen Bedieneinheit in der HebebühneSpannungsversorgung, welche die industrieüblichen 24V Eingangsspannung auf die unterschiedlichen intern und extern benötigten Spannungspegel anpasst und eine Notfallversorgung der Kernkomponenten bei Spannungsausfall gewährleistet, wird ein moderner leistungsstarker 32-Bit-Mikrocontroller aus der ARM Cortex-M Familie als zentrales Element eingesetzt.

Als Mensch-Maschinen-Interface verfügt die entwickelte Steuerung über langlebige Taster und ein LC-Display zur Visualisierung sowie einen akustischen Alarmgeber. Um den Bedienkomfort zu erhöhen kann ferner eine zusätzliche zweite Bedieneinheit angeschlossen werden. Ein wichtiger Aspekt, der die neue Baugruppe IoT-fähig machen wird, war die Integration unterschiedlicher Schnittstellen, zur Kommunikation mit externen Leitständen oder Clouds. Dazu zählen beispielsweise CAN-Bus, ein USB-Anschluss und eine WLAN-Schnittstelle. Damit kann die Anlage Statusmeldungen, Wartungsanfragen oder Betriebsprotokolle aus der Ferne übertragen. Nicht zuletzt sind damit Anlagendiagnosen oder Firmware-Updates möglich. Zur Interaktion mit der übrigen Anlage sind analoge und digitale Eingänge integriert worden, welche die 24V-Eingangssignale auf die internen Pegel anpassen und so der Steuerungsfirmware auf dem Mikrocontroller alle wichtigen Zustände der Anlage Baugruppe mit LCD und Tasternmelden.

Um die unterschiedlichen Anlagenteile, wie Motoren, Ventile, Pumpen usw. anzusteuern wurden smarte Leistungsschalter eingesetzt. Diese verfügen beispielsweise über die Möglichkeit, den tatsächlich fließenden Laststrom zurückzumessen, Kurzschlüsse oder Kabelbrüche zu erkennen. Der Einsatz eines NVSRAM zur nichtvolatilen Speicherung wichtiger Betriebsdaten und -parameter ermöglichte eine deutlich erhöhte Sicherheit gegenüber der ursprünglichen Planung bei Projektstart. Auf Grund der hohen Anforderungen an die Anlagensicherheit wurden diverse Schutz- und Überwachungsmaßnahmen vorgesehen. Kernstück dieser Funktonalität sind eine Auftrennung der Versorgungspfade, so dass beispielsweise bei einem Ausfall der Sensorversorgung der Mikrocontroller immer noch arbeitsfähig bleibt, sowie eine unabhängig vom Mikrocontroller arbeitende Freigabe- und Watchdog-Schaltung. Diese bringt unter anderem bei Fehlfunktionen alle Ausgänge in sichere Zustände, um so den Anwender nicht zu gefährden und ein maximal mögliches Maß an Sicherheit zu gewährleisten. Diese Funktion wurde bewusst in diskreter Hardware realisiert, um Controller- oder Softwareeinflüsse ausschließen zu können.

 

Während der Entwicklung konnte Binder Elektronik immer wieder neu auftauchende Anforderungen an die Baugruppe umsetzen. Die große Erfahrung im Bereich Industrieelektronik ermöglichte es Binder Elektronik in kurzer Zeit eine ausgereifte Lösung zu entwickeln.
„Binder Elektronik hat uns großartig unterstützt. So konnten wir trotz größtem Zeitdruck unseren internen Projektplan einhalten“, erklärt Dr. Stulle. Das Projekt ist so erfolgreich angelaufen, dass im September nun die Serienfertigung startet. Außerdem planen MAHA und Binder Elektronik bereits die nächsten gemeinsamen Projekte.Eine der neuen MAPOWER II Hebebühnen

Forschungs- und Entwicklungsprojekte

Forschung und Entwicklung sind in der schnellebigen Elektronik-Branche elementare Themen, aber leider auch sehr zeit- und kostenintensiv. So sind ausgedehnte F&E-Aktivitäten für KMUs oft kaum zu realisieren. Doch ohne ein entsprechendes Engagement fällt man schnell am Markt zurück.

Einen Ausweg bieten geförderte Forschungsverbundprojekte. Im Verbund mit starken Partnern können auch kleinere Unternehmen im Bereich F&E aktiv werden. Binder Elektronik beteiligt seit vielen Jahren in Forschungsverbundprojekten. So konnten in diesem Umfeld neue Produkte, Herstellungsverfahren und Technologien entwickelt und erprobt werden. Wir werden auch in Zukunft in verschiedenen Forschungsprojekten mitarbeiten und möchten Ihnen an dieser Stelle unsere bisherigen und aktuellen Aktivitäten vorstellen.

RTFIR: Low-Cost Nachtsichtkamera für den Automotive-Bereich

Preisgünstige Wärmebildkameras für Nachtsichtgeräte in jedem Auto

Hoch auflösende Wärmebildkameras sind Schlüsselkomponenten für die Kfz-Nachtsicht (Fußgängerschutz), in der Sicherheitstechnik (überwachung) sowie für viele innovative Produkte in der Industrie- und Prozesstechnik, der Energie-, Umwelt- und Medizintechnik. Leider sind sie noch sehr teuer und müssen – je nach Anwendung und geforderter Empfindlichkeit – oft auch noch aufwändig gekühlt werden. 

RTFIR Prinzip

Ein Ausweg sind mikromechanisch realisierte Sensorfelder (Sensorarrays) nach dem Bolometerprinzip (Eigenerwärmung durch von außen absorbierte Strahlungsenergie). Diese wurden erstmalig in den 90er-Jahren für das US-Militär entwickelt und die Technologien sind inzwischen weitgehend verfügbar. Sie sind nicht nur sehr klein, sondern auch im „fernen“ Infrarot- (FIR-)Bereich so empfindlich, dass sie ganz ohne Kühlung auskommen. Für solche ungekühlten FIR-Sensormodule wird ein attraktives Marktvolumen von 2,3 Mrd. US$ ab 2012 mit erheblichen Wachstumspotenzialen erwartet. Voraussetzung ist jedoch eine drastische Reduktion der mit den derzeitigen Sondertechnologien immer noch sehr hohen Fertigungskosten. Um einen wirklichen Massenartikel herstellen zu können, sind neue Technologieansätze erforderlich, die kompatibel mit den etablierten Fertigungstechnologien der Halbleitertechnik sind. Zur Erschließung zukünftiger Massenmärkte sollen im Verbundprojekt RTFIR neue mikro- und nanosystemtechnische Lösungen und Fertigungsprozesse entwickelt werden.

RTFIR zielt auf den Leitmarkt „Smart Systems for Automotive Applications“ im Themenfeld „Mobilität“ des Clusters „MicroTEC Südwest“. Gemeinsam mit dem Projekt „Siliciumcarbid-Technologie für robuste Sensoren unter rauen Umgebungsbedingungen“ bildet RTFIR den Cluster-Leuchtturm „Robuste und effiziente Sensorik“.

Binder Elektronik designte im Projekt mehrere Baugruppen mit unterschiedlichen Anforderungen: teilweise kritischen Signalpfaden (Bildaufbereitung), Drahtbond-Fanouts (Bildsensor), Stacking von mehreren Leiterplatten (Kameraoptik). Diese Baugruppen wurden als Demonstratoren bei Binder Elektronik aufgebaut.
Außerdem wurde parallel zur Hauptentwicklung gemeinsam mit einem Fraunhofer Institut die Eignung der neuen Kamera für AAL-Anwendungen evaluiert.

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Unsere Aufgaben:

  • Design/PCB-Layout
  • Miniaturisierung/Systemintegration
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmb+f
Projektname:RTFIR
Laufzeit:01.10.2010 - 31.12.2013
Fördernummer:16SV5129
Projektträger:VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.de
Projektkoordinator: Ingo Herrmann, Robert Bosch GmbH | www.bosch.de

Moveas: AAL-Umfeld, technische Unterstützung älterer Menschen im urbanen Raum

Unterstützung der Mobilität älterer Menschen im urbanen Raum

Zielstellung des Verbundprojektes ist die Entwicklung einer Systemlösung, die ältere Menschen bei der Aufrechterhaltung ihrer Mobilität im Alter unterstützt.
Großer Wert wird bei der Systemkonzeption darauf gelegt, dass der Träger des mobilen Endgerätes die Selbstbestimmung über sein Handeln in jeder Phase aufrechterhält und durch das Gerät keine Stigmatisierung erfolgt.

Der Mobilitätsassistent besteht aus einem mobilen Endgerät, das der Nutzer ständig bei sich trägt, wenn er unterwegs ist, und einem dazugehörigen Server, der zentral aufgestellt ist und allen Nutzern des Systems zur Verfügung steht.

Das System ist ein leistungsfähiger Begleiter für den angesprochenen Personenkreis und vermittelt durch die angebotenen Funktionen ein Sicherheitsgefühl. Das mobile Endgerät enthält nur sehr wenige, dafür aber extrem wichtige Basisfunktionen, die alle über Tasten aktiviert werden können. Dabei sind die einzelnen Dienste für jeden Nutzer individuell konfigurierbar. Die Konfiguration wird auf dem Server abgelegt und kann je nach Bedarf geändert bzw. auch erweitert werden. Alle rechen- und speicherplatzintensiven Funktionen sind auf einem zentralen Server implementiert. Die Kommunikation zwischen dem portablen Gerät und dem Server erfolgt über eine Mobilfunkverbindung. Ein Pilotversuch im Raum Dresden soll die Systemeigenschaften demonstrieren und evaluieren. Die am Projekt beteiligten Partner wollen das System danach vermarkten.

Binder Elektronik designte und produzierte das System in verschiedenen Entwicklungsstufen. Bei Einhaltung aller Funktionen (UMTS, GPS, Bluetooth, Wireless Charging, Touch-Display, Lautsprecher und Mikrofon) war es möglich die Elektronik in Smartwatch-Größe zu miniaturisieren. Dabei wurden nur Bauteile eingesetzt, die am Markt verfügbar waren. Spezialentwicklungen, etwa beim Display, wären im Rahmen des Forschungsprojektes nicht möglich gewesen.
Die Leiterplatte wurde als 8-Lagen Starr-Flex HDI Multilayer ausgelegt um alle Anforderungen zu erfüllen.

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Unser Projekt im MDR >>>

Unsere Aufgaben:

  • Produkt-Recherche/Marktanalyse
  • Design/PCB-Layout
  • Miniaturisierung/Systemintegration
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmb + f
Projektname: Moveas
Laufzeit: 01.11.2011 - 31.10.2014
Fördernummer: 16SV5691
Projektträger: VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.de Projektkoordinator: Enrico Korb, Master Solution GmbH | www.mastersolution.de

ITD: Intelligenter Operationsroboter für die Medizintechnik

ITD Roboter V2Intelligent Tool Drive (ITD) - Arzt und Roboter arbeiten Hand in Hand

Im Zuge des Projektes soll ein vorwettbewerbliches Labormuster eines handgehaltenen Operationsroboters entwickelt werden. Dabei handelt es sich um eine intelligente Maschine zur Knochenbearbeitung (Fräsen, Bohren), die vom Arzt in der Hand gehalten wird. Die Positionierung des Werkzeugs relativ zum Knochen wird durch optisches Tracking und weitere Sensorik bestimmt.

Der ITD soll in Zukunft in zahlreichen Anwendungen die Therapie der Patienten verbessern. Die Herausforderungen liegen vor allem in der Baugröße, so dass die Maschine für den behandelnden Arzt gut zu handhaben ist, und der angestrebten sehr großen Präzision. Es ergeben sich hohe Anforderungen an die komplexe Systemintegration, die von den Projektpartnern umgesetzt werden sollen.

Binder Elektronik entwickelte mit den Partnern verschiedenen Baugruppen für den handgeführten Roboter und das Tracking-System. Layout und Bestückung wurden auch jeweils von Binder Elektronik durchgeführt. Während die Herausforderungen des Trackingsystems vor allem der Komplexität des Kamera-Chips geschuldet waren (>40 differentielle Paare, 10-Lagen Multilayer), waren es beim Roboter besonders die mechanischen Rahmenbedingungen. Die verschiedenen Baugruppen mussten, teilweise bei hoher Stromtragfähigkeit, perfekt an das Roboter-System angepasst werden.

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Unsere Aufgaben:

  • Unterstützung beim Schaltungsentwurf
  • Design/PCB-Layout
  • Miniaturisierung/Systemintegration
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmb + f
Projektname: ITD
Laufzeit: 01.07.2012 - 30.06.2015
Fördernummer: 01EZ1205B
Projektträger: VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.deProjektkoordinator: Dr. Marcus Götz, MRC Systems | www.mrc-systems.de

Ohr-Biofeedback: Mit einem kompakten Ohrgerät Gesundheit und Wohlbefinden verbessern

Ohr-Biofeedback-System - Der personalisierten Medizin ein Stück näher

Mit einem Ohrgerät Gesundheit kontrollieren und verbessern - das dies in Zukunft möglich sein wird, daran arbeitet derzeit ein Konsortium im Projekt Ohr-BioFeedback. Das Gerät, das wie ein Ohrhörer zu tragen ist, misst die Vitalparameter, wie Herz- und Atemrate. Auf diese Weise lässt sich feststellen, inwieweit Körper und Seele angespannt sind. Misst das Gerät eine Anspannung, wird ein individuelles Biofeedback-Programm gestartet, bis man sich wieder wohl in seiner Haut fühlt.

Der gesamte Ablauf wird über eine App auf dem Smartphone gesteuert. Diese App hat zusätzlich den Charme, dass auf Wunsch der Arzt hinzugezogen werden kann. Er erhält über Funk die gemessenen Vitalparameter und kann so den Verlauf der Biofeedback-Therapie medizinisch begleiten. Dieser „kleine Mann im Ohr“ hat das Potenzial, Menschen, die unter medizinisch relevantem Stress leiden, dabei zu helfen, wieder Lebensfreude und Gesundheit zu entwickeln.

Binder Elektronik unterstützte die Partner bei der Schaltungsentwicklung und Systemkonzeption. Das Leiterplattenlayout wurde an den gewählten Trageort hinter dem Ohr angepasst. Dafür war ein hoher Grad an Miniaturisierung notwendig. Die Fertigung der Demonstratoren war durch die hohe Packungsdichte, die kleinen Bauformen und die ungewöhnliche Form anspruchsvoll.

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Unsere Aufgaben:

  • Unterstützung bei der Schaltungsentwicklung
  • Design/PCB-Layout
  • Miniaturisierung/Systemintegration
  • Konzept für die Spannungsversorgung
  • Schnittstellenimplementierung
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmwi
Projektname: Ohr-Biofeedback
Laufzeit: 01.08.2012 - 31.07.2015
Fördernummer: VP3010501KJ2
Projektträger: AiF Projekt GmbH | AiF Projekt GmbH
Projektkoordinator: Dr. Martyna Voß, Promotool | www.promotool.de

ITAS: Integrationtechnologien für autonome Sensorsysteme

ITAS-ÜberblickITAS: Integrationstechnolgien für autonome Sensorsysteme

Autonome Sensormodule werden zukünftig markbestimmend, sofern energieeffziente und kleinbauende Lösungen realisiert werden können. Die kleinbauende Integration von Funktionen (Steigerung der Integrationsdichte) sowie ein effizientes Energie- und Datenmanagement und die Verbindung von Mikrosystemtechnik mit autonomen und energieautarken Systemen sind bisher nur unzureichend adressiert.

Das Projekt ITAS entwickelt eine Technologieplattform für Integrationstechnologien autonomer Sensormodule mit dem Fokus auf Miniaturisierung, Energie- und Dateneffizienz unter Nutzung einer kabellosen Kommunikationsschnittstelle. Anhand eines autonomen Sensormoduls soll die Umsetzbarkeit der Entwicklungen am Projektende demonstriert werden.

Binder Elektronik war für Layout und Bestückung aller Baugruppen im Projekt verantwortlich. Außerdem wurde aktiv am Systemdesign des autonomen Sensorkontens mit gearbeitet. So wurde unter anderem ein Prozess entwickelt um einen Umweltsensor noch nach dem Molden des Gesamtmoduls in einer Kavität bestücken zu können.
Weiterhin wurden umfangreiche Untersuchungen zum Stromverbrauch von Controllern und Sensoren in verschiedenen Betriebsmodi bei Binder Elektronik durchgeführt. Außerdem übernahme Binder Elektronik die Firmware-Entwicklung für das Low-Power Sensor-Modul. Entscheidend waren hier die Implementierung des Bluetooth LE Protokolls und die smarte Ausnutzung von Sleep-Modi der Halbleiter.

Unsere Aufgaben:

  • Design/PCB-Layout
  • Miniaturisierung/Systemintegration
  • Schnittstellenimplementierung
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmb + f
Projektname: ITAS
Laufzeit: 2012 - 2015
Fördernummer: 16SV5966
Projektträger: VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.de
Projektkoordinator: Jan Dirk Schulze-Spüntrup, IMS Chips | www.ims-chips.de

MikroAug: Aktives, mikrosystemtechnisches Implantatsystem zur Regulierung des Augendruckes

MikroAug: Aktives, mikrosystemtechnisches Implantatsystem zur Regulierung des Augendruckes

Etwa 3 Millionen Menschen leiden in Deutschland unter einem zu hohen Augendruck (Vorstufe des Glaukoms). Rund 800 000 Menschen davon sind an einem Glaukom erkrankt. Die bisherigen Behandlungsmethoden sind entweder wenig effektiv (medikamentöse Behandlung) oder erfordern regelmäßige operative Eingriffe (Filtrationsoperationen).
Für das Krankheitsbild des Augenunterdrucks existiert kein etablierter Behandlungsansatz, so dass die meisten betroffenen Augen aufgrund des Augapfelschwunds irgendwann entfernt werden müssen.

Ziel des Vorhabens ist es deshalb, ein aktives, mikrosystemtechnisches Implantatsystem zur gezielten Flüssigkeitsab- oder -zufuhr zu entwickeln, mit dem der Augeninnendruck wirksam reduziert bzw. stabilisiert werden kann. Die Grundidee ist, mit Hilfe einer Mikromembranpumpe das Augenwasser abzupumpen bzw. das Auge zu tonisieren. Letztendlich soll dadurch die Erblindung bzw. die Entfernung des Auges aufgrund einer schmerzhaften Erblindung verhindert bzw. über einen langen Zeitraum verzögert werden. Im Falle des Glaukoms sollen die natürlichen Abflusswege jenseits des krankhaften Abflusswiderstandes genutzt werden, um die Vernarbung der Abflusszone zu umgehen.

Das Zielsystem besteht aus einer Mikro-Pumpe, zwei Elektronik-Modulen, einer externen Spule und optional einem Energiespeicher.Internal Electronics

Die Mikropumpe wird gemeinsam mit der Elektronik zu Ihrer Ansteuerung in einem nur 12x12mm² großen Gehäuse untergebracht. Im Projekt wurden die Technologien für eine hermetische Kapselung inklusive der Anbindung der Pumpe an das Gehäuse entwickelt. Im Demonstrator wurde ein Kunststoff-Gehäuse in Kombination mit Silikon- und Parylene-Verguss gewählt. Für einen dauerhaften Einsatz würde ein Titan-Gehäuse zum Einsatz kommen.
Die gesamte Steuerelektronik wurde im zweiten Elektronikmodul verbaut, das dieselbe Gesamtfläche einnimmt (siehe Bild rechts). Die Hauptbestandteile sind der Prozessor, die Spannungsversorgung und die Funkanbindung über das Zarlink-Protokoll. Die extern angeschlossene Spule diente zur Übertragung von Energie.

Zur Einkoppeln von Energie wurde zusätzlich eine extrakorporale Einheit in Form einer Brille entwickelt. Die darin enthaltene Elektronik kommuniziert über Bluetooth mit einem Tablet, welches das Interface zum Arzt/Anwender darstellt. Die Befehle vom Tablet werden in der externen Elektronikeinheit in Zarlink-Befehle zur Kommunikation mit dem Implantat umgesetzt.

Unsere Aufgaben:

  • Design/PCB-Layout
  • Miniaturisierung/Systemintegration/(hermetisches) Packaging
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmb + f
Projektname: MikroAug
Laufzeit: 2012 - 2015
Fördernummer: 16SV5860
Projektträger: VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.de | Projektkoordinator: Wolfgang Binder, Binder Elektronik

 

SensOdor: Unterstützung von Pflege, diskretem Leben und sozialer Teilhabe durch MEMS-Geruchssensorik

SensOdor: Unterstützung von Pflege, diskretem Leben und sozialer Teilhabe durch Geruchssensorik

Die Zahl der Menschen, die unter Inkontinenz leiden nimmt, vor allem als Folge demografischer Entwicklungen, stetig zu. Mit den Konsequenzen von Inkontinenz zu leben, kostet viel Kraft und Energie. Immer wieder aufs Neue ergeben sich für betroffene Menschen und auch für deren Angehörige, Pflegesituationen, mit denen man lernen muss umzugehen.

Hauptziel des Projektes SensOdor ist die Verbesserung der Versorgung von Menschen mit Harn- und Stuhlinkontinenz und somit die Verbesserung ihrer medizinischen Versorgung.

In diesem Zusammenhang wird die Frage des Einsatzes von so genannten Gerontechnologien bzw. AAL-Technologien wichtig. Ein zu entwickelndes Sensorsystem soll den Betroffenen selbst, ihren Angehörigen und professionellen Pflegekräften helfen, den jeweiligen Status der Hygienebedürftigkeit zu erkennen und entsprechende Pflegemaßnahmen einzuleiten. Im Fokus des Projekts stehen verschiedene Zielgruppen und Versorgungsformen.

Binder Elektronik übernahm in diesem Projekt die Koordination, inklusive der Planung aller Treffen und der Abstimmung mit dem Projekträger.
Binder Elektronik entwicklte gemeinsam mit den Partner das System und baute die Sensorsysteme für die Tests auf. Dazu gehörte neben der Leiterplatten-Bestückung auch das Gehäusedesign und -montage.

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Unsere Aufgaben:

  • Projektkoordination
  • Design/PCB-Layout
  • Miniaturisierung/Systemintegration
  • Schnittstellenimplementierung
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmb + f
Projektname: Sensodor
Laufzeit: 2013 - 2016
Fördernummer: 16SV4259K
Projektträger: VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.de | Projektkoordinator: Wolfgang Binder, Binder Elektronik | www.binder-elektronik.deSensOdor

AMELI4.0 - Mikro-elektromechanisches Elektroniksystem zur Zustandsüberwachung in der Industrie 4.0

AMELI4.0 - Mikro-elektromechanisches Elektroniksystem zur Zustandsüberwachung in der Industrie 4.0

Das Projekt AMELI4.0 adressiert konsequent die Entwicklung und Umsetzung hochintegrierter, vernetzter, energieautarker MEMS-Multisensorsysteme mit
intelligenter Echtzeit-Datenverarbeitung auf Sensorebene bei hoher Daten- und Systemsicherheit.

Die im Verbund agierenden Partner sehen die Erfassung von Körperschall und akustischen Schall in Kombination mit der energieeffizienten Signalvorverarbeitung auf Sensorebene (Smart Data statt Big Data) bei hoher Systemrobustheit und einem modularen Hardware- und Plattformdesign als die Schlüsseltechnologien der vernetzten, energieautarken Industriesensorik.

Im Fokus des Konsortiums steht dabei die Entwicklung des elektronikbasierten Sensorsystems der Zukunft für Anwendungen im Bereich der vernetzten Produktion (Früherkennung von Werkzeug- und Maschinenschäden und der Optimierung von Wartungsintervallen und Produktionsprozessen).

Unsere Aufgaben:

  • Design/PCB-Layout
  • Systemdesign
  • Miniaturisierung/Systemintegration
  • Schnittstellenimplementierung
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmb + f
Projektname: AMELI
Laufzeit: 2015 - 2018
Fördernummer: 16ES0445
Projektträger: VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.de | Projektkoordinator: Ricardo Ehrenpfordt, Robert Bosch GmbH | www.bosch.de

PYRAMID - Modulare Messsysteme für die individuelle Therapie und Betreuung von Demenzpatienten

PYRAMID - Modulare Messsysteme für die individuelle Therapie und Betreuung von Demenzpatienten

Die Zahl an Demenzerkrankungen steigt stetig, auch bedingt durch den demografischen Wandel. Das Thema bringt viele schwierige Aspekte mit sich: Angst vor der Erkrankung, nicht optimale Behandlung durch späte Erkennung, große tägliche Herausforderungen für Pflegende und Betroffene.

Das Projekt PYRAMID adressiert die ganzheitliche Entwicklung eines miniaturisierten, modular erweiterbaren Messsystems, das sowohl Personenidentifikation, medizinische Gesundheitskennzahlen als auch Ergebnisse verschiedener Funktionsparametermessungen erlaubt. Das Erheben und Zusammenführung dieser anfallenden, komplexen Daten und deren Interpretation auf der Basis von Behandlungspfaden und Leitlinien im Umgang mit Demenzkranken stellt sich damit der Herausforderung einer hohen Akzeptanz sowohl für den Demenzkranken als auch für Pflegepersonal.

Die im Verbund agierenden Partner decken eine breite Aufstellung an Akteuren von der technologischen Grundlagenentwicklung bis zum Klinikum ab.
Im Fokus des Konsortiums liegt vor allem auf dem frühen und mittleren Erkrankungsstadium. Hier werden neue Betreuungskonzepte gesucht, die das Verbleiben im häuslichen Umfeld so lange wie möglich gewährleisten sollen.

Unsere Aufgaben:

  • Design/PCB-Layout
  • Systemdesign
  • Miniaturisierung/Systemintegration
  • Schnittstellenimplementierung
  • Herstellung der Funktionsdemonstratoren

Verbundprojekt des bmb + f
Projektname: PYRAMID
Homepage: Pyramid Projekthomepage
Laufzeit: 2016 - 2019
Fördernummer: 16SV7811
Projektträger: VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.de | Projektkoordinator: Tobias Leipold, ClinPath GmbH | www.clinpath.de

Adamos - Systemintegrationstechnologien für multifunktionale folienbasierte Elektroniksysteme

Adamos - Systemintegrationstechnologien für multifunktionale folienbasierte Elektroniksysteme

Die fortschreitende Miniaturisierung von Silizium-basierten Elektronik-Bausteinen hat in den vergangenen Jahren den Weg bereitet, vielfältige Sensorfunktionen auch in portable Geräte wie Smartphones zu integrieren. Eine weitere erhebliche Reduzierung der Bauhöhe von IC-Packages auf Werte von 0,2 mm und darunter würde viele neue Anwendungsperspektiven eröffnen. Dazu gehören insbesondere auch zukünftige flexible elektronische Systeme, bei denen bspw. Sensorfunktionen auf gekrümmten Oberflächen oder auch direkt auf die Körperoberfläche des Menschen aufgebracht werden sollen. Das Verbundforschungsvorhaben ADAMOS will einen entscheidenden technologischen und wissenschaftlichen Beitrag zur Realisierung dieser neuen Anwendungsideen beisteuern.

Ziel ist die Entwicklung und Erprobung von neuen Strukturierungs- und Integrations-Techniken zur Herstellung von Multi-Chip-Sensorsystemen auf der Basis von Foliensubstraten. Ein Kernpunkt ist eine adaptiv arbeitende Laserstrukturierung, die für Rolle-zu-Rolle Prozesse und somit zur Großserientauglichkeit von Folienmodulen geeignet ist. Weiterhin sind verschiedene Demonstratoren und Zuverlässigkeitsuntersuchungen geplant.

Binder Elektronik wird vor allem im Bereich Verarbeitung und Zuverlässigkeit der folienbasierten Packages arbeiten und diese aus Sicht eines Fertigungsunternehmens bewerten.

Unsere Aufgaben:

  • Systemdesign
  • Herstellung von Funktionsdemonstratoren
  • Zuverlässigkeitsuntersuchungen

Verbundprojekt des bmb + f
Projektname: Adamos
Laufzeit: 2017 - 2020
Fördernummer: 16ES0725
Projektträger: VDI/VDE-IT | www.vdivde-it.de | Projektkoordinator: Dr. Florian Grimminger, Infineon AG | www.infineon.com